Вода может сохраняться в глубинных слоях мантии Земли миллиард лет

26 февраля 2012 года

Часть воды, попавшей в глубинные слои мантии вместе с погружающимися слоями морской земной коры, путешествует вглубь Земли вместе с твердыми породами и не исчезает из них в течение миллиарда лет, заявляют американские и британские геологи в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

Группа ученых под руководством Элисона Шоу (Alison Shaw) из Центра океанографии города Вудс Хоул (США) изучала последствия извержения одного из вулканов в так называемом бассейне Мануса - области подводного вулканизма в Тихом океане у побережья Новой Гвинеи и близлежащих островов архипелага Бисмарка.

"Существуют легкие и тяжелые изотопы водорода и бора. Вулканы в бассейне Мануса выбрасывают такую смесь тяжелых и легких изотопов, которую мы больше нигде не встречали. По всей видимости, мантия в этом регионе содержит "дистиллированную" древнюю воду, которая смешивается с современными морскими водами", - пояснил один из участников группы Эрик Хойри (Erik Hauri) из института Карнеги в Вашингтоне (США).

Как отмечают ученые, бассейн Мануса находится неподалеку от зоны субдукции - участка литосферы, где морская земная кора "ныряет" под наступающую тектоническую плиту под ее давлением. В окрестностях бассейна на поверхность поднимаются потоки магмы из глубинных слоев мантии, которые раздвигают и толкают прилегающие участки коры в противоположные стороны. Этот процесс является причиной активности вулканов в таких регионах, которые геологи называют "задуговыми бассейнами".

ТАЙНА ОСКОЛКОВ ОБСИДИАНА

Шоу и его коллегам удалось извлечь со дна бассейна Мануса несколько образцов обсидиана - стеклоподобного вещества, которое образуется при извержении вулкана. Большинство подводных проявлений вулканизма в этой местности происходят на глубине два километра или более, где давление столба воды в несколько раз превышает атмосферное. Из-за этого газообразный компонент извержения не успевает покинуть лавовые массы и остается "запечатанным" внутри застывающего обсидиана.

Геологи изучили химический состав газов и воды внутри кусочков вулканического стекла и обнаружили, что они содержат в себе аномально высокую долю тяжелого изотопа водорода - дейтерия и бора-11 по сравнению с тем, что предсказывают современные теории погружения и всплытия потоков материи в литосфере.

Считается, что большая часть тяжелых изотопов исчезает из материи морской коры при ее погружении вглубь мантии. Во время ее следующего "всплытия" вода и соединения бора содержат лишь легкие изотопы, что неоднократно подтверждалось химическим анализом пород из других участков морского дна. Все это значительно затрудняет определение возраста и деталей путешествия магмы по недрам Земли.

"Такое развитие событий характерно для срединно-океанических хребтов. Но в случае бассейна Мануса все было не так. Вместо одинаково низкого уровня изотопов мы зафиксировали огромный разброс в значениях. Это говорит о том, что водород двигается внутри мантии не так, как этот процесс воспроизводится в лаборатории", - пояснил Хойри.

По словам ученых, неоднородное распределение изотопов бора и водорода в выбросах вулканов из бассейна Мануса свидетельствует в пользу того, что морская вода может сохраняться внутри потоков материи в мантии в течение миллиарда лет.